JP7284183B2 - Disposable 3D printer cartridge - Google Patents
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Description
本発明は、露光デバイスに挿入することによって、付加層で構成される物体を製造するための、請求項1の前提部分による使い捨て3Dプリンタカートリッジ、使い捨て3Dプリンタカートリッジと露光デバイスとからなるシステム、及び請求項16の前提部分による付加層からなる物体を製造するためのプロセスに関する。 The present invention provides a disposable 3D printer cartridge according to the preamble of claim 1, a system consisting of a disposable 3D printer cartridge and an exposure device, for manufacturing an object composed of additional layers by insertion into the exposure device, and It relates to a process for manufacturing an object consisting of additional layers according to the preamble of claim 16 .
付加製造デバイス(3Dプリンタ)は、ますます多くの産業において使用される。これは、他の製造プロセスと比べて、製品の複雑な造型が単純化される、又は初めて可能となるという事実によるものである。 Additive manufacturing devices (3D printers) are used in an increasing number of industries. This is due to the fact that the complex shaping of the product is simplified or made possible for the first time compared to other manufacturing processes.
付加製造デバイスは、複雑な形状を有する物体を製造するために、医療分野においても使用される。これらの物体としては例えば、歯科クラウン、インプラント等が挙げられる。 Additive manufacturing devices are also used in the medical field to manufacture objects with complex shapes. These objects include, for example, dental crowns, implants, and the like.
付加製造デバイスによって製造される物体が高い衛生要件を満たさなければならない場合、製造が開放された容器中で行われるため、問題が生じる。製造に必要な重合性液体は、貯蔵容器から取り出される。複数の液体を使用する場合、これらの液体は、開放された状態で混合される。従って、付加製造中の無菌条件は、遵守するのが困難であるか又は不可能である。付加製造デバイスはまた、衛生要件を満たすために、使用の度に入念に清掃しなければならない。 Problems arise when the objects produced by the additive manufacturing device have to meet high hygiene requirements, since the production takes place in open containers. The polymerizable liquid required for production is removed from the storage container. When using multiple liquids, the liquids are mixed in the open. Aseptic conditions during additive manufacturing are therefore difficult or impossible to adhere to. Additive manufacturing devices must also be thoroughly cleaned after each use to meet hygiene requirements.
上記物体は、重合性液体から製造される。未使用の重合性液体は、処分又は再利用されることが多い。しかしながら、経済的及び衛生的観点から、この手順は不利である。 The object is made from a polymerizable liquid. Unused polymerizable liquid is often disposed of or recycled. However, from an economic and hygienic point of view this procedure is disadvantageous.
上述の従来技術の欠点は、改善された衛生的及び経済的条件下で物体を製造できるように付加製造を改善するという、本発明の起点となる課題をもたらす。別の目的は、複数の層で構成される物体の製造のために、短い加工時間で多成分印刷材料を加工できるようにすることである。 The shortcomings of the prior art described above lead to the problem from which the present invention is based: to improve additive manufacturing so that objects can be manufactured under improved hygienic and economic conditions. Another object is to be able to process multi-component printing materials with short processing times for the production of objects composed of multiple layers.
この目的は、露光デバイスに挿入することによって、付加層で構成される物体を製造するための、使い捨て3Dプリンタカートリッジによって達成され、上記カートリッジは:
‐第1の下側ハウジング部分、
‐上記第1のハウジング部分から取り外すことができる第2の上側ハウジング部分、
‐上記第2のハウジング部分の下面を形成する支持プラットフォームであって、付加層で構成される上記物体は、上記物体の構成中、上記支持プラットフォームの外側に配設可能である、支持プラットフォーム、及び
‐上記第1のハウジング部分の基部に対応する構成要素であって、上記物体の層を上記構成要素の内面上で重合させることができ、上記構成要素の上記内面は非粘着性コーティングを有する、構成要素
を備えることを特徴とする。
This object is achieved by a disposable 3D printer cartridge for manufacturing an object composed of additional layers by inserting it into an exposure device, said cartridge:
- a first lower housing part,
- a second upper housing part that can be removed from the first housing part;
- a support platform forming the underside of the second housing part, wherein the object composed of additional layers can be arranged outside of the support platform during construction of the object; - a component corresponding to the base of the first housing part, the layer of the object being polymerizable on the inner surface of the component, the inner surface of the component having a non-stick coating; It is characterized by comprising a component.
上記カートリッジは、付加層で製造される物体に課される通常の衛生要件を全て満たすことができる。これは医療製品に関して特に重要である。このような医療製品としては、インプラント、歯科補綴物、又はクリーンルームクラスを達成しなければならないチップ産業の製品が挙げられる。インプラントに関する全ての医学的仕様を満たすことができる。上記カートリッジは、付加層で構成される物体、即ち三次元物品の製造に必要な全ての必須要素を内包する。カートリッジに内包される全ての要素は、カートリッジの内部に適切に封止され、物体の製造時にのみアクセスが提供される。上記カートリッジは、第1のハウジング部分から第2のハウジング部分を分離することによってのみ開放される。 Said cartridge is able to meet all the normal hygiene requirements imposed on objects manufactured with additional layers. This is of particular importance with regard to medical products. Such medical products include implants, dental prostheses or products of the chip industry that must achieve clean room class. All medical specifications for implants can be met. Said cartridge contains all the essential elements required for the manufacture of an object composed of additional layers, ie a three-dimensional article. All elements contained within the cartridge are properly sealed inside the cartridge and are only accessible during manufacture of the object. The cartridge is opened only by separating the second housing part from the first housing part.
構成要素を第1のハウジング部分内に設けることにより、物体をカートリッジ内で良好に保護された状態で構成できる。構成要素は、3D印刷において通例の材料から製造できる。構成要素は好ましくは、非粘着性材料製の分離膜を含み、上記分離膜から、硬化した重合物体層を容易に取り外すことができる。分離膜は、テトラフルオロエチレンプロピレン(FEP)からなることが特に好ましい。というのは、この材料は多数の重合性樹脂に対して非粘着効果を有するためである。樹脂は好ましくは、光源、特にUV光源を用いた照射により硬化できる。 By providing the components in the first housing part, the objects can be arranged in the cartridge with good protection. The components can be manufactured from materials customary in 3D printing. The component preferably includes a separation membrane made of a non-stick material from which the cured polymeric body layer can be easily removed. It is particularly preferred that the separation membrane consists of tetrafluoroethylene propylene (FEP). This is because this material has a non-stick effect on many polymeric resins. The resin is preferably curable by irradiation with a light source, especially a UV light source.
本発明のある好ましい実施形態では、第1のハウジング部分は、上部が開放されて第2のハウジング部分を受け入れる容器である。従って、カートリッジが保管及び封止される間、第2のハウジング部分の全ての要素は第1のハウジング部分によって良好に保護される。カートリッジを開けた後の物体の製造中であっても、第1のハウジング部分は第2のハウジング部分を取り囲み、製造中に物体を汚染及び機械的影響から保護する。 In one preferred embodiment of the invention, the first housing part is a container that is open at the top and receives the second housing part. Therefore, all elements of the second housing part are well protected by the first housing part while the cartridge is stored and sealed. Even during manufacture of the object after opening the cartridge, the first housing part surrounds the second housing part and protects the object from contamination and mechanical influences during manufacture.
本発明の特に好ましい実施形態では、液体リザーバは第2のハウジング部分上に形成され、上記液体リザーバは少なくとも1つの重合性液体で充填される。カートリッジは、必要な量及びタイプの少なくとも1つの重合性液体で充填されすぐに使用できる状態となり、上記少なくとも1つの液体は、カートリッジ内で長時間保管され、良好に保護される。従って、物体の構成に必要な量の液体混合物のみを活性化できる。カートリッジの非衛生的な繰り返し使用は、このような液体の量の限定によって防止される。 In a particularly preferred embodiment of the invention, a liquid reservoir is formed on the second housing part, said liquid reservoir being filled with at least one polymerizable liquid. The cartridge is ready to use filled with the required amount and type of at least one polymerizable liquid, said at least one liquid being stored in the cartridge for a long time and well protected. Therefore, only the amount of liquid mixture required for the construction of the object can be activated. Unsanitary repeated use of the cartridge is prevented by such liquid volume limitations.
本発明の更なる実施形態では、第2のハウジング部分上に挿入空間が設けられ、上記挿入空間に液体リザーバを挿入できる。上記挿入空間には、外部液体リザーバを挿入できる。外部液体リザーバは例えば、使用前に穿孔されるブリスターバッグであり得る。挿入空間を設けることにより、カートリッジは、多種多様な液体に適したものとなり、その用途において特に柔軟となる。 In a further embodiment of the invention, an insertion space is provided on the second housing part, into which a liquid reservoir can be inserted. An external liquid reservoir can be inserted into the insertion space. An external liquid reservoir can be, for example, a blister bag that is punctured before use. The provision of the insertion space makes the cartridge suitable for a wide variety of liquids and particularly flexible in its application.
液体リザーバは便宜上、第1及び第2の重合性液体が充填された少なくとも第1及び第2の受入空間を有し、上記受入空間の下端は混合チャンバ内に向かって開放され、支持プラットフォームは、混合チャンバと流体連通する少なくとも1つの入口チャネルによって中断され、上記入口チャネルは第1の下側ハウジング部分内に向かって開放され、これにより液体混合物を下側ハウジング部分へと移すことができる。液体リザーバのこれらの要素により、液体を、液体の加工の直前に混合し、完成した混合物としてハウジングの下側部分へと押し出すことができる。下側ハウジング部分の中では、構成要素は液体混合物で完全に覆われる。複数の入口チャネルを設けることも考えられる。これにより重合性液体を、用途に応じて混合していない状態又は部分的に混合した状態で、支持プラットフォームと構成要素との間の下側ハウジングへと移すことができる。 The liquid reservoir expediently has at least first and second receiving spaces filled with the first and second polymerizable liquids, the lower ends of said receiving spaces being open into the mixing chamber, the supporting platform comprising: Interrupted by at least one inlet channel in fluid communication with the mixing chamber, said inlet channel opens into the first lower housing part to allow transfer of the liquid mixture into the lower housing part. These elements of the liquid reservoir allow the liquid to be mixed just prior to processing the liquid and extruded as a finished mixture into the lower portion of the housing. In the lower housing part the components are completely covered with the liquid mixture. It is also conceivable to provide multiple inlet channels. This allows the polymerizable liquid to be transferred to the lower housing between the support platform and the component in an unmixed or partially mixed state depending on the application.
カートリッジは便宜上、1つの部品として設計され、第1のハウジング部分から第2のハウジング部分への移行部に所定の破壊点を有する。カートリッジは、所定の破壊点を破壊することにより、更なる準備を要することなくすぐに使用できる状態に即座になり、2つのハウジング部分を露光デバイスに挿入できる。 The cartridge is expediently designed in one piece and has a predetermined breaking point at the transition from the first housing part to the second housing part. By breaking the predetermined breaking point, the cartridge is immediately ready for use without further preparation and the two housing parts can be inserted into the exposure device.
カートリッジが2つの部品として設計され、第1及び第2のハウジング部分が互いに着脱可能に接続されることも考えられる。この接続は着脱可能であるものの、保管中にカートリッジの要素が良好に保護されるように十分に封止される。 It is also conceivable that the cartridge is designed as two parts, the first and the second housing part being detachably connected to each other. Although this connection is detachable, it is sufficiently sealed so that the elements of the cartridge are well protected during storage.
本発明の特に好ましい実施形態では、第1及び第2のハウジング部分は、第1のハウジング部分から第2のハウジング部分への移行部の領域において、伸縮式接続要素によって接続される。この接続要素により、第1のハウジング部分と第2のハウジング部分との間の内部空間は、カートリッジが開放されて物体が内部空間で製造(印刷)されているときでさえ、環境から閉鎖されたままである。伸縮式接続要素は、2つのハウジング部分が印刷中に引き離されたとしても、2つのハウジング部分を接続する。好ましくは、伸縮式接続要素は、互いに対面する2つのハウジング部分の縁部に取り付けられるベローズである。第2のハウジング部分が第1のハウジング部分に対して上向きに移動する間に、ベローズを長さ方向に引き離すことができる。 In a particularly preferred embodiment of the invention, the first and second housing parts are connected by a telescopic connecting element in the region of the transition from the first housing part to the second housing part. Due to this connecting element the interior space between the first housing part and the second housing part remains closed from the environment even when the cartridge is opened and objects are being produced (printed) in the interior space. Up to The telescoping connecting element connects the two housing parts even if the two housing parts are pulled apart during printing. Preferably, the telescopic connecting element is a bellows attached to the edges of the two housing parts facing each other. The bellows can be longitudinally pulled apart while the second housing portion moves upwardly relative to the first housing portion.
本発明の更なる好ましい実施形態では、第1のハウジング部分の基部の外側は、第1の取り外し可能な保護カバーで覆われる。従って構成要素は良好に保護され、必要があれば光源による照射のためにだけ解放される。 In a further preferred embodiment of the invention, the outside of the base of the first housing part is covered with a first removable protective cover. The components are therefore well protected and are free only for irradiation by the light source if necessary.
第2のハウジング部分の上部が第2の取り外し可能な保護カバーで覆われると有利であることが分かった。結果として、液体リザーバ、特にその栓又は挿入空間は、カートリッジが挿入されていない間、汚染及び損傷から保護される。 It has been found to be advantageous if the upper part of the second housing part is covered with a second removable protective cover. As a result, the liquid reservoir, in particular its stopper or insertion space, is protected from contamination and damage while the cartridge is not inserted.
液体リザーバは便宜上少なくとも1つの栓を有し、この栓により、液体を押し出すことができ、また液体リザーバの充填用開口を閉鎖できる。栓により、液体空間を上から閉鎖でき、また液体空間から液体を完全に取り除くことができる。 The liquid reservoir expediently has at least one plug by means of which the liquid can be expelled and the filling opening of the liquid reservoir can be closed. The plug allows the liquid space to be closed from above and the liquid to be completely removed from the liquid space.
また、本発明は好ましくは、第1のハウジング部分は第1の保持要素を有し、この第1の保持要素によって第1のハウジング部分を露光デバイス上に保持でき、また第1の保持要素により構成要素を露光デバイス上に固定できることを特徴とする。第1のハウジング部分は好ましくは、第1の保持要素に嵌合によって接続される。例えば、第1の保持要素は、露光デバイスの溝に押し込むことができる突出部である。構成要素は、構成要素にプレテンションを付与することによって、支持プラットフォームに対して位置合わせ又は調整される。更に、構成要素にプレテンションを付与することにより平坦な印刷表面が得られ、構成要素から物体の硬化層をより容易に取り外すことができる。カートリッジを使用した後、嵌合によりカートリッジを露光デバイスからより容易に取り外すことができる。 The invention also preferably provides that the first housing part has a first holding element, by means of which the first housing part can be held on the exposure device, and by means of the first holding element It is characterized in that the component can be fixed on the exposure device. The first housing part is preferably connected to the first holding element by a fit. For example, the first holding element is a protrusion that can be pushed into a groove of the exposure device. The component is aligned or adjusted with respect to the support platform by pretensioning the component. In addition, pretensioning the component provides a flat printing surface, making it easier to remove the cured layer of the object from the component. After using the cartridge, the engagement allows the cartridge to be more easily removed from the exposure device.
第2のハウジング部分が第2の保持要素を有していると有利であり、この第2の保持要素により、第2のハウジング部分を露光デバイス上に保持できる。第2のハウジング部分は、第2の保持要素により持上デバイスに固定される。持上デバイスは、物体の付加層を構成する間、第2のハウジング部分を第1のハウジング部分に対して持ち上げる。第1のハウジング部分と同様、第2のハウジング部分は好ましくは、持上デバイス上に嵌合によって保持される。結果として、第2のハウジング部分は、持上デバイスに迅速に固定され、持上デバイスから同様に迅速に取り外すことができる。 Advantageously, the second housing part has a second holding element with which the second housing part can be held on the exposure device. A second housing part is secured to the lifting device by a second retaining element. A lifting device lifts the second housing part relative to the first housing part during construction of additional layers of the object. Like the first housing part, the second housing part is preferably retained on the lifting device by a fit. As a result, the second housing part can be fastened to the lifting device and removed from the lifting device just as quickly.
本発明の別の態様は、上の記載による使い捨て3Dプリンタカートリッジと、第1及び第2のハウジング部分を挿入できる露光デバイスとからなるシステムに関し、付加層で構成される物体は、支持プラットフォーム上の第1のハウジング部分と第2のハウジング部分との間において、製造できる。従って、物体を製造するために必須の部品は、カートリッジに内包される。物体の層を硬化させるために必要な光源は、露光デバイスによって提供される。露光デバイスは持上デバイスも備え、この持上デバイスにより、上側ハウジング部分を下側ハウジング部分に対して持ち上げることができる。露光デバイスは少なくとも1つのプランジャも備え、この少なくとも1つのプランジャにより、液体を液体リザーバから下側ハウジング部分へと押し出すことができる。上記システムにより、露光デバイスを汚すことなく、付加層で構成される物体の衛生的な製造が可能となる。 Another aspect of the invention relates to a system comprising a disposable 3D printer cartridge according to the above description and an exposure device into which the first and second housing parts can be inserted, the object comprising additional layers being on a support platform It can be manufactured between a first housing part and a second housing part. Therefore, the essential parts for manufacturing the object are contained in the cartridge. The light source necessary for curing the layers of the object is provided by the exposure device. The exposure device also comprises a lifting device with which the upper housing part can be lifted with respect to the lower housing part. The exposure device also comprises at least one plunger by means of which liquid can be expelled from the liquid reservoir into the lower housing part. The system allows hygienic production of objects composed of additional layers without contaminating the exposure device.
本発明の別の態様は、構成要素を有する露光デバイスに挿入することによって、付加層で構成される物体を製造するための、使い捨て3Dプリンタカートリッジに関し、ここでは液体リザーバがカートリッジ上に形成され、上記液体リザーバは少なくとも1つの重合性液体で充填されるか、又はカートリッジ上に挿入空間が設けられ、上記挿入空間には液体リザーバを挿入でき、上記カートリッジにはカートリッジの下面を形成する支持プラットフォームが形成され、付加層で構成される物体は、支持プラットフォームの外側に配設できる。この実施形態では、カートリッジは第2のハウジング部分のみからなる。第1のハウジング部分の要素、特に開放された容器及び容器の基部を形成する構成要素は、露光デバイスの一部である。この実施形態により、未使用の液体混合物を、衛生要件が比較的低い別の物体を構成するために使用できる。3Dプリンタにより、この実施形態は、第2のハウジング部分において重合性液体を混合することにより、均質な印刷材料を提供できる。 Another aspect of the invention relates to a disposable 3D printer cartridge for manufacturing an object composed of additional layers by insertion into an exposure device having components, wherein a liquid reservoir is formed on the cartridge, The liquid reservoir is filled with at least one polymerizable liquid or an insertion space is provided on the cartridge into which the liquid reservoir can be inserted and the cartridge has a support platform forming the underside of the cartridge. The object formed and composed of additional layers can be arranged outside the support platform. In this embodiment the cartridge consists only of the second housing part. Elements of the first housing part, in particular the open container and the components forming the base of the container, are part of the exposure device. This embodiment allows virgin liquid mixtures to be used to construct other objects with relatively low hygiene requirements. With a 3D printer, this embodiment can provide a homogeneous printing material by mixing the polymerizable liquid in the second housing part.
本発明の別の態様は、付加層からなる物体を製造するためのプロセスに関し、上記プロセスは以下のプロセスステップを含む:
‐第1の下側ハウジング部分を第2の上側ハウジング部分から分離することにより、上の記載による使い捨て3Dプリンタカートリッジを開放するステップ、
‐露光デバイス内で第1及び第2のハウジング部分を固定するステップ、
‐露光デバイス上に設けられた少なくとも1つのプランジャを用いて、少なくとも1つの重合性液体を第2のハウジング部分から第1のハウジング部分へと押し出すステップ、並びに
‐光への曝露によって層を硬化させる度に、第1のハウジング部分と第2のハウジング部分との間の距離を漸増させることにより、物体の付加層を漸進的に構成するステップ。
Another aspect of the invention relates to a process for manufacturing an object consisting of additional layers, said process comprising the following process steps:
- opening the disposable 3D printer cartridge according to the above description by separating the first lower housing part from the second upper housing part;
- fixing the first and second housing parts in the exposure device;
- pushing at least one polymerizable liquid from the second housing part into the first housing part with at least one plunger provided on the exposure device; and - curing the layer by exposure to light. progressively building up additional layers of the object by gradually increasing the distance between the first housing portion and the second housing portion each time.
上記プロセスにより、付加層で構成される物体を、2つのハウジング部分内で保護された状態で、製造できる。光の照射により硬化させることができる必要な液体が上側ハウジング部分に既に充填されているため、液体の充填又は環境に対してオープンである他のプロセスステップによる物体の汚染は、確実に回避される。カートリッジは、物体を製造するために1度だけ使用されるよう構成される。カートリッジは、使用後に処分しなければならない。従って、これもまた物体の汚染につながるカートリッジの再利用は防止される。 By means of the above process, an object composed of additional layers can be produced while being protected within two housing parts. Contamination of the object by liquid filling or other process steps that are open to the environment is reliably avoided, since the upper housing part is already filled with the necessary liquid that can be cured by irradiation with light. . A cartridge is configured to be used only once to manufacture an object. Cartridges must be disposed of after use. Reuse of the cartridge, which also leads to contamination of the object, is thus prevented.
本発明のある好ましい実施形態では、少なくとも1つの重合性液体を押し出す上記ステップは、物体の構成前に完全に実施されるか、又は物体の層の構成と同時に、同期されて実施される。ほとんどの場合、少なくとも1つの重合性液体はまず、容器として使用される下側ハウジング部分へと押し出される。好ましくは、液体の量はちょうど、物体を構成できるのに十分な量である。しかしながら、混合された液体が短い加工時間を有し、下側ハウジング部分に入った直後に加工されることになる場合、液体を「ジャストインタイム(just in time)」で下側ハウジング部分へと移すと有利である。これは、重合性液体の部分的供給が、上側ハウジング部分の下側ハウジング部分に対する漸進的な持ち上げに関連していることを意味する。 In a preferred embodiment of the present invention, the step of extruding at least one polymerizable liquid is performed completely prior to construction of the article, or is performed simultaneously and synchronously with construction of the layers of the article. In most cases, the at least one polymerizable liquid is first extruded into the lower housing portion used as the container. Preferably, the amount of liquid is just enough to form the object. However, if the mixed liquid has a short processing time and is to be processed immediately after entering the lower housing part, the liquid can be fed "just in time" into the lower housing part. It is advantageous to move. This means that partial feeding of polymerizable liquid is associated with progressive lifting of the upper housing part relative to the lower housing part.
更なる利点及び特徴は、概略図を参照した本発明の2つの例示的な実施形態の以下の説明から明らかとなる。図面は正確な縮尺で示されていない。 Further advantages and features become apparent from the following description of two exemplary embodiments of the invention with reference to schematic drawings. Drawings are not drawn to scale.
図1、3は、全体として参照符号11で示される使い捨て3Dプリンタカートリッジの第1の実施形態を示す。 1 and 3 show a first embodiment of a disposable 3D printer cartridge, generally designated 11. FIG.
カートリッジ11は、第1の下側ハウジング部分13、及び第2の上側ハウジング部分15を備える。カートリッジ11が露光デバイス(図示せず)に挿入される前に、2つのハウジング部分13、15を互いから分離させなければならない。カートリッジ11は、露光デバイスの中で使用されるまで気密封止され、従って無菌条件下での使用に特に適している。
2つのハウジング部分13、15は、所定の破壊点17において互いに接続され、カートリッジ11をすぐに使用できる状態とするためにこの点において分離できる。所定の破壊点17は、1つの部品として製造されたカートリッジ11に設けることができる。カートリッジ11は好ましくは、射出成形によって製造される。第1及び第2のハウジング部分13、15が別個に製造される場合、これらは互いに着脱可能に接続され、これにより、カートリッジの内容物が封止される。図1、2に示すように、下側ハウジング部分13は、上側ハウジング部分15が受け入れられる、上部が開放された容器である。
The two
カートリッジの第1の実施形態(図1、3)によると、液体リザーバ19aが第2の上側ハウジング部分15上に形成される。図面では、液体リザーバ19aの実施形態が示されており、ここでは光への曝露により重合可能な3つの異なる液体21a、21b、21cが、液体リザーバ19aの受入空間23に充填されている。
According to a first embodiment of the cartridge (FIGS. 1, 3), a liquid reservoir 19a is formed on the second
液体21a、21b、21cを、栓25によって、これらを混合することにより活性化できる混合チャンバ27へと押し出すことができる。混合チャンバ27内に、液体21を均質に混合する静的ミキサを設けることができる。液体21a、21b、21bは、入口チャネル29を通って下側ハウジング部分13に入ることができる。従って下側ハウジング部分13は、活性化された液体混合物のための槽として機能できる。
The
上側ハウジング部分15の下面は、支持プラットフォーム31で形成される。下側ハウジング部分13に対面する支持プラットフォーム31の外側には、製造対象の物体33が構成される。
The underside of the
下側ハウジング部分13の基部は構成要素35として設計され、この上で物体33を重合できる。構成要素35、又は少なくとも第2のハウジング部分15に対面するその内面は、非粘着性コーティングを有する。結果として、光への曝露によって重合した層は、各層が硬化したときに構成要素35から取り外すことができる。
The base of the
カートリッジ11について、支持プラットフォーム31及び構成要素35の両方を備えると特に有利であることが分かった。物体33は、支持プラットフォーム31と構成要素との間に層として構成される。従って物体は、カートリッジ11内の下側ハウジング部分13と上側ハウジング部分15との間において、いわゆるボトムアッププロセスにより製造される。これは、構成されることになる物体層が、液体表面(樹脂表面)上ではなく下側ハウジング部分13の基部上に構成されることを意味する。物体は、上側ハウジング部分15が下側ハウジング部分13の基部から上向きに離れるように移動することにより構成されるため、少量の混合された液体(樹脂)37が下側ハウジング部分13に存在していれば十分である。基部又は構成要素35は、層を構成するために、樹脂が基部と物体33との間をいつでも流れることができるように、樹脂で覆われていなければならない。光源は基部の下方に配設されるため、基部又は構成要素35は光透過性でなければならない。光源35は好ましくはUV光源である。
It has been found to be particularly advantageous to provide both the
物体33の製造中に上側ハウジング部分15が下側ハウジング部分13から離れるように移動できるようにするために、ハウジング部分13、15の両方を露光デバイス内で固定できる。この目的のために、第1の保持要素39が第1の下側ハウジング部分13上に形成され、第2の保持要素41が第2の上側ハウジング部分41上に形成される。
In order to allow the
構成要素35が光源43によって上向きに押圧されてプレテンションを付与されるように、第1の保持要素39を用いて下側ハウジング部分13を露光デバイス内で保持できる。構成要素35にプレテンションを付与することにより、構成要素35が支持プラットフォーム31に対して位置合わせ又は調整される。構成要素35の正確な位置合わせにより、寸法公差が極めて小さい物体33が可能となる。プレテンションを付与することにより、光の照射後の、構成要素35からの各硬化層の取り外しを容易にすることもできる。
A first holding
構成要素35は好ましくは分離膜を備える。分離膜は非粘着性材料で構成され、物体の硬化済みの重合層は、この分離膜から容易に取り外すことができる。分離膜がテトラフルオロエチレンプロピレン(FEP)からなることが特に好ましい。というのは、この材料は多数の光硬化性樹脂に対して非粘着効果を有するためである。
第2の保持要素41を用いて、露光デバイス上に上側ハウジング部分15上を固定できる。露光デバイスは持上デバイスを備え、この持上デバイスにより、第2のハウジング部分15を、第1のハウジング部分に対して、好ましくは持続的に持ち上げることができ、また再び降下させることもできる。物体33の層が光源の付近で照射によって硬化するたびに、上側ハウジング部分15は、物体33が構成要素35から取り外された後に、1層の厚さ分だけ持ち上げられる。
A
露光デバイスは少なくとも1つのプランジャも有し、この少なくとも1つのプランジャを用いて栓25を押し下げることができ、これによって、液体21a、21b、21cを受入空間23から下側ハウジング部分13へと押し出すことができる。
The exposure device also has at least one plunger with which the
物体は、カートリッジ11が物体33の製造時にのみ開放され、必要な量の液体21a、21b、21cが既に添加されており、物体がカートリッジ11内で製造されるという点で、特に衛生的な条件下で製造できる。カートリッジ11は使い捨てカートリッジとして提供される。物体33の製造及びカートリッジ11からの物体33の取り外し後、カートリッジ11は処分される。
The objects are placed in particularly hygienic conditions in that the
2つのハウジング部分13、15はそれぞれ、開放されている側に第1及び第2の取り外し可能な保護カバー45、47を備える。これにより、カートリッジ11は使用時まで気密封止される。第1の保護カバー45及び第2の保護カバー47は、使用前に外さなければならない。第1の保護カバー45は構成要素35を保護し、第2の保護カバー47は液体リザーバ19a又は栓25を保護し、これにより、これらが使用前に偶発的に押圧される又は汚染されることがなくなる。
The two
図2は、カートリッジ11の第2の実施形態を示し、ここでは液体リザーバ19bは第2のハウジング部分15の一部ではなく、第2のハウジング部分15上に設けられた挿入空間49に挿入できる別個の部品である。結果として、この第2の実施形態によるカートリッジ11は、別個に利用できる液体リザーバと共に使用できる。
Figure 2 shows a second embodiment of the
カートリッジ11による物体33の製造は、以下のプロセスステップで実施される:まず、上側ハウジング部分15を下側ハウジング部分13に対してねじることにより所定の破壊点17を破壊することで、カートリッジ11を開放する。結果として、既に気密接続されていた2つのハウジング部分13、15は互いから分離される。第1の保護カバー45及び第2の保護カバー47をハウジング部分13、15から外すことにより、カートリッジ11がすぐに使用できる状態となる。
The manufacture of the
カートリッジ11を露光デバイスに挿入する際、上側ハウジング部分15は下側ハウジング部分13に受け入れられたままであり、ほんのわずかだけ持ち上げられる。従って、支持プラットフォーム31及び構成要素35は、カートリッジ11の挿入中、保護され続ける。持ち上げることにより、第2の保持要素が持上デバイスに接続されるため、上側ハウジング部分15を持上デバイスに接続できる。下側ハウジング部分13は、第1の保持要素39によって露光デバイスに接続される。このようにして、構成要素35は光源43によって位置合わせされる。
When inserting the
次に、液体21a、21b、21c(光硬化性樹脂)は、プランジャを用いて、液体リザーバ19a又は19bから下側ハウジング部分13へと押し出される。プランジャは、露光デバイス上に設けられ、受入空間23の数、及び栓25の必要な変位経路に適応できる。
The liquid 21a, 21b, 21c (photocurable resin) is then forced out of the
混合された液体37が構成要素35を覆うと、物体33の層の付加構成が始まる。光源43を用いた照射によって層を硬化させた後、上側ハウジング部分15は、持上デバイスによって、1層の厚さ分だけ下側ハウジング部分13から持ち上げられる。従って2つのハウジング部分13、15間の距離は、物体の構成中に増大する。
Once the
液体リザーバ19a又は19bが、層の構成の前ではなく、層の構成と同期して空になるようにすることも考えられる。これは、液体が加工の直前に混合される場合にのみ意味をなす。
It is also conceivable for the
使い捨て3Dプリンタカートリッジ11は、物体33の製造の直前にのみ開放され、それ以前は気密封止されているため、極めて高い衛生標準を有する。更に使い捨て3Dプリンタカートリッジ11は、物体33を製造するために必要な量の硬化性液体21a、21b、21cのみを内包する。カートリッジ11は、更なる清掃が必要とならないように、物体33の製造後に処分される。従って、物体33を製造するために、新品の衛生的に完璧なカートリッジ11が常に使用される。
The disposable
11 使い捨て3Dプリンタカートリッジ
13 第1の下側ハウジング部分
15 第2の上側ハウジング部分
17 所定の破壊点
19a、19b 液体リザーバ
21a、21b、21c 重合性液体
23 受入空間
25 栓
27 混合チャンバ
29 入口チャネル
31 支持プラットフォーム
33 付加層で構成される物体
35 構成要素
37 混合された液体
39 第1の保持要素
41 第2の保持要素
43 光源
45 第1の保護カバー
47 第2の保護カバー
49 挿入空間
11 Disposable
Claims (15)
前記カートリッジ(11)は:
‐第1の下側ハウジング部分(13)、
‐前記第1の下側ハウジング部分(13)から取り外すことができる第2の上側ハウジング部分(15)、
‐前記第2の上側ハウジング部分(15)の下面を形成する支持プラットフォーム(31)であって、付加層で構成される前記物体(33)は、前記物体の構成中、前記支持プラットフォーム(31)の外側に配設可能である、支持プラットフォーム(31)、及び
‐前記第1の下側ハウジング部分(13)の基部に対応する構成要素(35)であって、前記物体(33)の層を前記構成要素(35)の内面上で重合させることができ、前記構成要素(35)の前記内面は非粘着性コーティングを有する、構成要素(35)
を備える、カートリッジ(11)において、
前記第2の上側ハウジング部分(15)は、前記物体(33)を製造するための前記カートリッジを開けるために、前記第1の下側ハウジング部分(13)から分離可能であり、前記第1の下側ハウジング部分(13)は、上部は開放されて前記第2の上側ハウジング部分(15)を受け入れる容器である、ことを特徴とする、カートリッジ(11)。 A disposable 3D printer cartridge (11) for manufacturing an object (33) composed of additional layers by insertion into an exposure device, said cartridge (11) containing at least one polymerizable liquid (21a, 21b, 21c) or the polymerizable liquid can be filled in the cartridge (11),
Said cartridge (11) is:
- a first lower housing part (13),
- a second upper housing part (15) detachable from said first lower housing part (13),
- a support platform (31) forming the underside of said second upper housing part (15), said object (33) being composed of additional layers, during construction of said object, said support platform (31) and - a component (35) corresponding to the base of said first lower housing part (13), which supports a layer of said object (33). A component (35) capable of being polymerized on an inner surface of said component (35), said inner surface of said component (35) having a non-stick coating.
In a cartridge (11) comprising
Said second upper housing part (15) is separable from said first lower housing part (13) in order to open said cartridge for manufacturing said object (33) and said first Cartridge (11), characterized in that the lower housing part (13) is a container which is open at the top and receives said second upper housing part (15).
請求項1に記載のカートリッジ。 a liquid reservoir (19a) is formed on said second upper housing part (15) and is filled with said at least one polymerizable liquid (21a, 21b, 21c),
The cartridge of Claim 1.
前記受入空間の下端は混合チャンバ(27)内に向かって開放され、
前記支持プラットフォーム(31)は、前記混合チャンバ(27)と流体連通する少なくとも1つの入口チャネル(29)によって中断され、
前記入口チャネル(29)は前記第1の下側ハウジング部分(13)内に向かって開放され、これにより液体混合物(37)を前記第1の下側ハウジング部分(13)へと移すことができることを特徴とする、請求項2又は3に記載のカートリッジ。 said liquid reservoir (19a) having at least first and second receiving spaces (23) filled with a first polymerizable liquid (21a) and a second polymerizable liquid (21b);
the lower end of said receiving space is open into the mixing chamber (27),
said support platform (31) is interrupted by at least one inlet channel (29) in fluid communication with said mixing chamber (27);
Said inlet channel (29) opens into said first lower housing part (13) thereby transferring a liquid mixture (37) into said first lower housing part (13). 4. A cartridge according to claim 2 or 3, characterized in that it is capable of
付加層で構成される物体(33)は、支持プラットフォーム(31)上の前記第1の下側ハウジング部分(13)と前記第2の上側ハウジング部分(15)との間において製造できる、システム。 Comprising a disposable 3D printer cartridge (11) according to any one of claims 1 to 12 and an exposure device into which a first lower housing part (13) and a second upper housing part (15) can be inserted. a system,
A system, wherein an object (33) composed of additional layers can be manufactured between said first lower housing part (13) and said second upper housing part (15) on a support platform (31).
‐第1の下側ハウジング部分(13)を第2の上側ハウジング部分(15)から分離することにより、請求項1~12のいずれか1項に記載の使い捨て3Dプリンタカートリッジ(11)を開放するステップ、
‐露光デバイス内で前記第1の下側ハウジング部分(13)及び前記第2の上側ハウジング部分(15)を固定するステップ、
‐前記露光デバイス上に設けられた少なくとも1つのプランジャを用いて、少なくとも1つの重合性液体(21a、21b、21c)を前記第2の上側ハウジング部分(15)から前記第1の下側ハウジング部分(13)へと押し出すステップ、並びに
‐光への曝露によって層を硬化させる度に、前記第1の下側ハウジング部分(13)と前記第2の上側ハウジング部分(15)との間の距離を漸増させることにより、前記物体(33)の前記付加層を漸進的に構成するステップを含む、プロセス。 A process for manufacturing an object (33) consisting of additional layers, comprising the following process steps:
- opening the disposable 3D printer cartridge (11) according to any one of claims 1 to 12 by separating the first lower housing part (13) from the second upper housing part (15); step,
- fixing said first lower housing part (13) and said second upper housing part (15) in an exposure device;
- pushing at least one polymerizable liquid (21a, 21b, 21c) from said second upper housing part (15) into said first lower housing part using at least one plunger provided on said exposure device; (13), and - each time the layer is cured by exposure to light, the distance between said first lower housing part (13) and said second upper housing part (15) is increased. A process comprising progressively configuring said additional layers of said object (33) by increments.
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